“伽马射线”科学家发现太阳“最强光”

今天，很高兴为大家分享来自中国科学报的科学家发现太阳“最强光”，如果您对科学家发现太阳“最强光”感兴趣，请往下看。

本报讯 有时候，隐藏秘密的最佳地点就是“光天化日”之下。8月3日，美国科学家在《物理评论快报》发表论文，介绍了迄今为止观测到的最高能量的太阳光。这种被称为伽马射线的光非常明亮，比科学家之前预期的要亮得多。

尽管这种高能光并没有到达地球表面，但这些伽马射线产生的信号却被美国密歇根州立大学博士后研究助理Mehr Un Nisa和墨西哥高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）的同事探测到了。

“我们现在有了几年前不可能有的观测技术。”Nisa说，“在这种特殊的能量状态下，其他地面望远镜无法看到太阳，因为它们只在晚上工作，而我们是全天候运行。”

与其他天文台不同，由美国国家科学基金会和国家人文科学技术委员会资助的HAWC全天候都在工作。

除了工作方式与传统望远镜不同之外，HAWC看起来与传统望远镜也有很大不同。HAWC使用的不是一个装有玻璃透镜的管道，而是一个由300个大型水箱组成的网络，每个水箱装满了大约200吨水。该网络坐落在墨西哥的两座休眠火山之间，海拔超过3962米。

在这个有利位置，HAWC可以观察到伽马射线撞击大气后的结果。这样的碰撞产生了所谓的空气簇射，有点像肉眼无法察觉的粒子爆炸。

在这一过程中，原始伽马射线的能量被释放并重新分配到由低能量粒子和光组成的新碎片中。而HAWC恰好可以“看到”这些碎片以及它们在下落过程中产生的新粒子。

当簇射粒子与HAWC水箱中的水相互作用时，会产生切伦科夫辐射，后者可以用天文台的仪器检测到。

Nisa和同事从2015年开始收集数据。2021年，该团队积累了足够的数据并开始对太阳伽马射线进行充分研究。“分析了这6年的数据后，这些高能的伽马射线突然出现了。当第一次看到它时，我们想，‘肯定搞砸了，太阳不可能这么亮’。”Nisa说。

太阳发出的光跨越了一系列能量级，但有些能量比其他能量更复杂。例如，通过核反应，太阳提供了大量可见光。这种形式的光携带的能量约为1电子伏特。而Nisa和同事观测到的伽马射线大约有1万亿电子伏特（1TeV），这种能量水平令人惊讶。

在20世纪90年代，科学家预测，当高能宇宙射线，即被黑洞或超新星等加速的粒子，与太阳中的质子相撞后可能会产生伽马射线。但是，基于对宇宙射线和太阳的了解，研究人员假设，这些伽马射线到达地球的可能性极低。

不过，当时还没有能够探测到如此高能的伽马射线的仪器。2011年，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜首次观测到能量超过10亿电子伏特的伽马射线。

在接下来的几年里，费米任务表明，这些射线不仅能量高，而且比科学家最初预计的高7倍。似乎还有更高能量的伽马射线有待发现。

当望远镜被发射到太空后，它的探测器大小和功能是有限的。费米望远镜观测到的太阳伽马射线的峰值约为2000亿电子伏特。

由美国俄亥俄州立大学教授John Beacom和Annika Peter领导的理论学家团队，希望与HAWC合作研究这个问题。

Nisa说，该团队第一次证明了太阳光线的能量扩展到了TeV范围，高达近10TeV，这似乎是最大值。

目前，这一发现带来的问题多于答案。Nisa说，太阳科学家现在绞尽脑汁想弄清楚这些伽马射线究竟如何获得如此高的能量，以及太阳磁场在这种现象中扮演了什么角色。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.051201

好了，关于科学家发现太阳“最强光”就讲到这。